CN115152010A - 预防局部背面沉积的晶片升降销机构 - Google Patents

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CN115152010A CN202180016187.2A CN202180016187A CN115152010A CN 115152010 A CN115152010 A CN 115152010A CN 202180016187 A CN202180016187 A CN 202180016187A CN 115152010 A CN115152010 A CN 115152010A
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陈新益
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Abstract

一种装置包含用于在处理室中将半导体衬底相对于衬底支撑组件升高和降低的升降销。该升降销包含具有向下逐渐变细的锥状的顶端以及具有柱状的底端。该装置包含升降销保持器，其用于支承该升降销的底端。

Description

预防局部背面沉积的晶片升降销机构
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年2月20日申请的美国临时申请No.62/978,914的优先权。上述引用的申请其全部公开内容都通过引用合并于此。
技术领域
本公开整体上涉及衬底处理系统，并且更具体地涉及用于预防在半导体晶片上的局部背面沉积的升降销机构。
背景技术
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
衬底处理系统可用于对诸如半导体晶片之类的衬底进行沉积、蚀刻、灰化、清洁或以其他方式实施的膜处理。该衬底处理系统通常包含处理室、气体分配设备、以及衬底支撑组件。在处理期间，该衬底被布置于该衬底支撑组件上。不同的气体混合物可导入该处理室。射频(RF)等离子体以及/或者热可用于引发化学反应。
升降销可用于允许使用机械手手臂从该处理室将该衬底输送及移除。通常而言，该升降销的上端与该衬底支撑组件的上表面齐平或位于其下方。该升降销的底部分位于升降销保持器中并且由其保持。在衬底输送或移除期间，该升降销相对于该衬底支撑组件的上表面被抬高以抬高该衬底并且提供在该衬底与该衬底支撑组件之间的间隙。在该衬底及该衬底支撑组件之间的该间隙允许该机械手手臂的末端效应器被插入或移除。
发明内容
一种装置包含升降销，其用于在处理室中将半导体衬底相对于衬底支撑组件升高和降低。所述升降销包含具有向下逐渐变细的锥状的顶端；以及具有柱状的底端。所述装置包括升降销保持器，其用于支承所述升降销的所述底端。
在其他特征中，所述装置还包含：所述衬底支撑组件的顶板，其包含向下逐渐变细的锥状孔。当所述升降销处于下降位置时，所述升降销的所述顶端悬挂在所述锥状孔中。所述装置还包含：环状结构，其被布置在所述衬底支撑组件的基座处，以支撑所述升降销保持器并使所述半导体衬底相对于所述顶板升高和降低。当所述升降销处于所述下降位置时，所述升降销保持器悬置在所述环状结构上方。
在其他特征中，所述装置还包含垫片，其被布置在所述环状结构的狭槽中。当所述环状结构将所述升降销升高以将所述半导体衬底从所述顶板抬起时，所述升降销保持器被搁置于所述垫片上。所述装置还包含固定器，当所述升降销保持器搁置于所述垫片上时，所述固定器被布置在环绕所述升降销保持器的所述垫片上。
在另一特征中，所述衬底支撑组件包含具有向下逐渐变细的锥状孔的顶板。当所述升降销处于下降位置时，所述升降销悬挂在所述锥状孔中，而所述锥状孔支撑所述升降销的所述顶端。
在另一特征中，在所述下降位置时，所述升降销的所述顶端在与所述衬底支撑组件的所述顶板的顶表面相距预定距离处，悬挂在所述锥状孔中。
在另一特征中，所述装置还包含环状结构，所述环状结构被配置在所述衬底支撑组件的基座处，以支撑所述升降销保持器并且使所述半导体衬底相对于所述衬底支撑组件升高和降低。
在另一特征中，当处于所述下降位置时，所述升降销的所述顶端悬挂在所述衬底支撑组件的顶板中的锥状孔中，所述顶板中的所述锥状孔向下逐渐变细；以及支撑所述升降销的所述底端的所述升降销保持器悬置于所述环状结构上方。
在另一特征中，所述装置还包含垫片，其被配置在所述环状结构的狭槽中。当所述环状结构将所述升降销升高以将所述半导体衬底从所述顶板抬起时，所述升降销保持器搁置于所述垫片上。
在另一特征中，所述装置还包含被配置在所述垫片上的环形固定器。
在另一特征中，当所述升降销保持器搁置于所述垫片上时，所述环形固定器环绕所述升降销保持器的基部。
在其他特征中，所述升降销还包含接近所述底端的凹槽。所述升降销保持器包含球锁以锁进所述凹槽内。
在另一特征中，所述升降销、所述升降销保持器、所述垫片以及所述固定器由陶瓷材料制成。
在还有的其他特征中，一种系统包含多个升降销，其用于在处理室中将半导体衬底相对于衬底支撑组件升高和降低。所述升降销中的每一个包含：具有向下逐渐变细的锥状的顶端；以及具有柱状的底端。所述系统还包含多个升降销保持器。所述升降销保持器中的每一个被配置成支承所述升降销中的相应的一个的所述底端。所述系统还包含所述衬底支撑组件的顶板，其包含多个向下逐渐变细的锥状孔。当所述升降销处于下降位置时，所述升降销的所述顶端悬挂在所述锥状孔中。所述系统还包含环状结构，其被配置在所述衬底支撑组件的基座处，以支撑所述升降销保持器并且使所述半导体衬底相对于所述顶板升高和降低。当所述升降销处于所述下降位置时，所述升降销保持器悬置在所述环状结构上方。
在另一特征中，所述系统还包含多个垫片，其分别被配置在所述环状结构的多个狭槽中。当所述环状结构将所述升降销升高以将所述半导体衬底从所述顶板抬起时，所述升降销保持器搁置于所述垫片中的相应垫片上。所述抬高的半导体衬底与所述顶板平行。
在另一特征中，所述系统还包含多个固定器，其被配置在所述垫片中的相应垫片上。当所述升降销保持器搁置于所述垫片上时，所述固定器环绕所述升降销保持器中的相应的保持器。
在还有的其他特征中，一种升降销包含：第一锥状部分；从所述第一锥状部分延伸的第二部分；以及包含凹槽的第三柱状部分。所述第三柱状部分从所述第二部分延伸且插入至保持器中，所述保持器包含锁入所述凹槽内的球锁。
在还有的其他特征中，一种升降销组件包含升降销和用于支承所述升降销的所述底端的升降销保持器。该升降销用于在处理室中将半导体衬底相对于衬底支撑组件升高和降低，其中所述升降销包含：具有向下逐渐变细的锥状的顶端；具有柱状的底端。该升降销包含接近所述底端的凹槽。所述升降销保持器包含球锁以锁进所述凹槽内。
在还有的其他特征中，一种系统包含所述升降销组件和衬底支撑组件。所述衬底支撑组件包含具有向下逐渐变细的锥状孔的顶板。当所述升降销处于下降位置时，所述升降销在所述锥状孔支撑所述升降销的所述顶端的情况下与所述顶板的顶表面相距预定距离处悬挂在所述锥状孔中。
在还有的其他特征中，一种系统包含所述升降销组件和所述衬底支撑组件的顶板。所述衬底支撑组件的顶板包含向下逐渐变细的锥状孔。当所述升降销处于下降位置时，所述升降销的所述顶端悬挂在所述锥状孔中。所述系统还包含环状结构，其被配置在所述衬底支撑组件的基座处，以支撑所述升降销保持器并使所述半导体衬底相对于所述顶板升高和降低。当所述升降销处于所述下降位置时，所述升降销保持器悬置在所述环状结构上方。
在还有的其他特征中，所述系统还包含垫片和固定器。该垫片被配置在所述环状结构的狭槽中。当所述环状结构将所述升降销升高以将所述半导体衬底从所述顶板抬起时，所述升降销保持器被搁置于所述垫片上。当所述升降销保持器搁置于所述垫片上时，所述固定器被配置在环绕所述升降销保持器的所述垫片上。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
图1A和1B显示了衬底处理系统的示例。
图2显示了用于图1A及1B的该衬底处理系统中的衬底支撑组件的示例。
图3显示了与图2的衬底支撑组件一起使用的升降销的第一示例；
图4显示了与图2的衬底支撑组件一起使用的升降销的第二示例；
图5更详细地显示了升降销的第二示例；
图6显示了处于上升位置的第二升降销；
图7显示了处于下降位置的第二升降销；
图8显示了第二升降销、升降销保持器组件、垫片和垫片固定器的横截面图；
图9更详细地显示了垫片固定器；
图10A和图10B显示了与图2的衬底支撑组件一起使用的球锁型升降销保持器组件；
图11A和11B显示与图2的衬底支撑组件一起使用的叉锁型升降销保持器组件；以及
图12示意性地显示了与图2的衬底支撑组件一起使用的狭槽型升降环。
在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
本公开内容提供了一种用于晶片升降销的新颖设计，其防止在接近ESC基座中的升降销孔位置处的晶片背面沉积。该升降销的设计是通过防止处理气体局部流动到晶片背面，且还通过降低升降销到晶片之间的间隙变化来防止在晶片背面上的沉积。
通常，升降销会穿过基座中的圆孔或洞，在这里升降销可以接触并抬高晶片。升降销穿过的孔到升降销之间有间隙。升降销是圆柱形的且允许处理气体到达晶片背面。此外，当升降销处于下降位置时，升降销的高度与几英寸远的可移动环相对。因此，相对于晶片的升降销的高度取决于许多因素，例如可移动环的高度以及升降销和基座组件的热膨胀。
本公开内容的升降销设计通过封闭流向晶片背面的处理气体以及通过增加相对于基座和晶片的升降销的高度的可重复性两种方式来解决背面沉积的问题。具体来说，升降销具有锥形尖端而与基座的升降销孔中的匹配锥形特征接合。这个接合的锥体封闭了让处理气流动的升降销孔。当升降销处于下降位置时，通过使用该锥形基座孔来设定升降销高度，该锥体还限定了升降销相对于基座表面的高度。具体而言，在升降销处于下降位置期间，升降销的锥形尖端悬挂在锥形基座孔中，且升降销并未接触到会将升降销移至上升位置的升降环。如此就移除了因例如致动器位置、各个部件的制造公差和热膨胀的因素所引起的升降销高度的变化。
通过将陶瓷重量(例如陶瓷升降销保持器)组件附接到升降销底部，本公开内容的升降销被迫下降到基座。该重量组件完全由陶瓷材料制成，以防止腐蚀并因此防止晶片放置和缺陷问题。该陶瓷重量组件可以很容易地从升降销的底部用一只手操作移除。如此可以保持升降销从基座顶部卸下的能力，以便于拆卸和维修。例如陶瓷重量组件可以包含由陶瓷材料制成的球锁型升降销保持器或叉锁型升降销保持器。
例如，本公开内容的升降销是由蓝宝石制成的。升降销的锥形尖端具有机械加工到其中的复杂特征，其精确设定了升降销的下降位置高度。升降销上升位置高度由升降环决定。每一升降销上升位置高度进一步由蓝宝石薄垫片调整。每一垫片由金属或陶瓷环固定，该环充当重物以防止垫片从升降环中的匹配孔掉出。陶瓷环可以比金属环更薄且不会腐蚀，从而防止污染问题。使用升降销的锥形尖端来封闭升降销孔而防止处理气体流到晶片背面。直接将升降销相对于基座定位允许在沉积和所有其他晶片处理期间获得更可重复的升降销位置。下面详细解释升降销设计的这些和其他特征。
本公开内容系组织如下。首先，参照图1A和图1B显示并描述衬底处理系统的示例。参考图2来显示并描述包含升降销和升降销保持器组件的衬底支撑组件的示例。参考图3-9来显示并描述升降销设计以及升降销保持器组件的示例。参照图10A和10B来显示并描述球锁型升降销保持器组件。参照图11A和11B来显示并描述叉锁型升降销保持器组件。参照图12来显示并描述具有其中可以安装垫片的狭槽的环形平台(即升降环)。虽然仅显示了两个衬底处理系统的示例，但本文所描述的升降销设计可以与任何其他类型的衬底处理系统一起使用。
图1A显示了包含处理室12的衬底处理系统10，处理室12将衬底处理系统10的其他部件包围并且包含RF等离子体(如果使用的话)。衬底处理系统10包含喷头14和衬底支撑组件16。衬底18布置于衬底支撑组件16上。在衬底18的处理期间，喷头14引导并且分配处理气体。
如果使用等离子体，则该等离子体可以是直接或远程等离子体。在该示例中，RF产生系统30将RF电压产生并且输出至喷头14或衬底支撑组件16中的一者(另一者是DC接地、AC接地、或浮置的)。仅举例而言，RF产生系统30可以包含RF电压产生器32，其产生由匹配网络34馈送至喷头14或衬底支撑组件16的RF电压。替代地，该等离子体可通过远程等离子体源36输送。
气体输送系统40包含一或多个气体源42-1、42-2、…、和42-N(统称气体源42)，其中N是正整数。气体源42将一或多种蚀刻气体混合物、前体气体混合物、清洁气体混合物、灰化气体混合物等等提供至处理室12。还可使用汽化前体。通过阀44-1、44-2、…、和44-N(统称阀44)以及质量流控制器46-1、46-2、…、和46-N(统称质量流控制器46)，气体源42被连接至歧管48。歧管48的输出被馈送至处理室12。仅举例而言，歧管48的该输出被馈送至喷头14。
加热器50可被连接至布置于衬底支撑组件16中的加热器线圈(未显示)。加热器50可用于控制衬底支撑组件16及衬底18的温度。阀60及泵62可用于从处理室12排空反应物。控制器70可用于控制衬底处理系统10的部件。仅举例而言，控制器70可用于控制处理气体流、监控处理参数(如温度、压力、功率等等)、点燃与熄灭等离子体、移除反应物等等。
图1B显示了包含上室82和下室84的衬底处理室80的另一示例，该下室84包含衬底支撑组件16。感应线圈86布置在上室82的周围。RF产生系统30将RF功率输出至感应线圈86，以在上室82中产生等离子体88。喷头90过滤离子并且将自由基传输至下室84。喷头90也可用于从气体输送系统40-2将诸如其前体气体之类的二次气体(secondary gas)供给至下室84。
图2更详细地显示了衬底处理组件16的示例。该衬底支撑组件16可布置于处理室中，如图1A和1B中显示的，或者任何其他衬底处理室。该衬底支撑组件16包含衬底支撑板(也称为顶板)110、支撑柱112以及基座114。基座114可以包含环形平台或结构(也称为升降环，如参考图12所示和描述)，其中可以安装本公开内容的升降销和升降销保持器组件。在一些示例中，支撑柱112相对于基座114移动。
升降销保持器组件120(在此大致地显示并且之后在图10A-11B中明确地显示的)布置于衬底支撑板110下方且在基座114上。升降销保持器组件120包含基部126、升降销130以及升降销保持器134。在一些示例中，升降销保持器组件120以及升降销130通常是圆柱形的。升降销130包含圆形凹槽131，其有助于将升降销130锁入以下参考图10A-11B描述的升降销保持器组件中。
一个或多个引导元件140可用于帮助引导升降销130。在一些示例中，引导元件140包含圆柱支撑件143，其附接于衬底支撑板110的底表面。圆柱支撑件143包含孔145，其用于接收升降销130的中间部分。类似地，衬底支撑板110包含孔141(此处大致地显示，稍后在图3-8中具体显示)，其用于接收升降销130的上部分。
在使用期间，基座114可以相对于衬底支撑板110升高和降低(例如使用控制器70和合适的致动器)以改变升降销130的顶端相对于衬底支撑板110的上表面的高度。结果，升降销130将衬底122上升至衬底支撑板110上方，或者定位以接收衬底122以装载至衬底支撑板110上。如148处所显示，在衬底122与衬底支撑板110的上表面之间提供间隙。
当将衬底122布置在衬底支撑板110的上表面上进行处理时，衬底122和衬底支撑板110的上表面之间存在小间隙。处理气体可以扩散穿过此间隙而造成衬底122的背面上的沉积。处理气体还可以流经另一存在于孔141和升降销130之间的小间隙(在图3中进一步详细显示)，从而导致在衬底122的背面上的沉积。
在图3-8中显示了球锁型升降销保持器组件120且其仅作为示例描述。可以替代地使用任何其他升降销保持器组件，例如稍后参照图11A和11B所显示和描述的叉型升降销保持器组件。
图3更详细地显示了升降销130和孔141的结构。孔141可以是圆柱形(如图2所示)或锥形(如图3所示)。在整个下面的描述中，孔141的形状为锥形且被称为锥形孔141。锥形孔141向下如漏斗或如图所示的字母Y的形状一样逐渐变细。如图所示，在升降销130和锥形孔141的圆柱形部分之间存在小间隙150。处理气体可以流过间隙150而引起衬底122的背面上的沉积。
此外，升降销130和升降销保持器组件120搁置在衬底支撑板110的基座114中的升降环上，不论升降销130是处于上升位置(以抬高衬底122)还是(在将衬底放置在顶板110上之后)处于下降位置。因此，当升降销130处于下降位置时，升降销130的高度(称为升降销的下降高度或下降位置高度)会因升降环的高度、升降销130以及衬底支撑组件16的各种部件的热膨胀等因素而变化。
根据下面参照图4-8所描述的根据本公开内容的新颖升降销设计，其通过关闭或阻断流至衬底122的背面的处理气体，并通过增加相对于衬底支撑组件16与衬底122的升降销高度的可重复性而解决了背面沉积的问题。该升降销的设计使得升降销的高度独立于升降环的高度及衬底支撑组件16的各种部件的热膨胀。
图4显示了根据本公开内容的升降销200的设计。具体地，升降销200具有锥形或逐渐变细的尖端202。升降销200的锥形尖端202(也被称为顶端或顶部)与衬底支撑组件16的顶板110的锥形孔141接合。该锥形尖端202与锥形孔141的接合如204处所示关闭或阻断了让处理气体流过的顶板110中的升降销孔。
该锥形尖端202与锥形孔141的接合还限定了锥形尖端202的顶表面以及顶板110的顶表面(或衬底122的底部)之间的间隙或距离。当升降销200处于下降位置时，升降销200悬挂在锥形孔141中(在点204处)，从而限定锥形尖端202的顶表面与顶板110的顶表面(或衬底122的底部)之间的间隙或距离。
升降销200的底端是圆柱形的且被插入到升降销保持器组件206中。仅作为示例，此处显示球锁型升降销保持器组件。可以替代地使用任何其他升降销保持器组件，例如参照图11A和11B所显示和描述的叉型升降销保持器组件。升降销的底部圆柱形部分包含环形凹槽208。本示例中所示的升降销保持器组件206包含球锁210，其与环形凹槽208接合以将升降销200牢固地保持在升降销保持器组件206中。
衬底支撑组件16的基座114中的升降环(参考图12显示和描述)包含多个狭槽212。狭槽的数量等于升降销200的数量(例如至少3)。薄垫片214布置在每个狭槽212中。当升降环使用升降销200来抬高衬底122时，升降销保持器组件206搁置在对应的垫片214上。
选择每一垫片214的厚度以补偿与升降销200、升降销保持器组件206、升降环中的狭槽212和升降环本身相关联的制造公差。换言之，当使用升降销200升高(或降低)衬底122时，为了保持衬底122平行于顶板110，升降销200需要具有相等的高度。适当厚度的垫片214用于微调每个升降销200在上升位置时的高度，从而当被升降销200升高(或降低)时，衬底122保持平行于顶板110。例如，升降销200和垫片214可以由蓝宝石制成。
固定器216被布置在每一垫片214的外围上并环绕每一垫片214。固定器216为环形。当升降销保持器组件206在抬高衬底122的同时搁置在相应的垫片214上时，固定器216围绕着升降销保持器组件206。固定器216可以由金属(例如铝)或优选地由陶瓷材料制成。某些陶瓷材料的比重可能比金属(例如铝)大。因此，使用陶瓷材料可以帮助降低固定器216的厚度或高度，同时仍具有足够的重量。
当处于下降位置时，升降销200通过陶瓷材料制成的升降销保持器组件206的重量而悬挂在锥形孔141中。升降销保持器组件206悬挂在升降环上方。也就是说，当升降销200处于下降位置时(例如在衬底放置于顶板110上之后)，升降销保持器组件206不会接触到升降环且不会搁置在垫片214上。在升降销200悬挂在锥形孔141中期间，由金属(例如铝)或陶瓷材料制成的固定器216的重量将垫片214牢固地保持在狭槽212中。也就是说，固定器216的重量防止垫片214移动或从狭槽212滑落。
由于升降销200在下降位置时是悬挂在锥形孔141中，且升降销200并不会接触到升降环，升降销200的下降高度并不会因为包含制造公差和各种部件的热膨胀的因素而发生变化。因此，升降销200直接相对于衬底支撑组件16(即相对于衬底支撑组件16的顶板110而不是相对于升降环)的定位在沉积和其他晶片处理期间提供了更可重复的升降销位置和高度。
图5显示了升降销200的不同视图的示例。详细显示了升降销200的特征。例如显示了升降销200的锥形尖端202的不同视图。详细显示了升降销200的环型凹槽208。
图6显示了处于上升或升高位置的升降销200(即衬底122从衬底支撑组件16的顶板110升高)。在上升或升高的位置，升降销保持器组件206悬挂在升降销200上，而升降销200搁置在衬底支撑组件16的基座114上(更具体而言，是在升降环的狭槽212中的垫片214上)。为了说明升降销保持器组件206和基座114之间的接触，省略已经参照图4显示和描述的例如狭槽212、垫片214和固定器216之类的其他元件。
图7显示了处于下降位置的升降销200(即，在将衬底122放置在衬底支撑组件16的顶板110上后)。在下降位置时，升降销保持器组件206悬挂在升降销200上，升降销200不接触或搁置在衬底支撑组件16的基座114上。取而代之的是，升降销200悬挂在锥形孔141上(如图4所示)，且升降销保持器组件206悬挂在基座114上。因此，在升降销保持器组件206和基座114之间存在间隙或距离220。为了说明升降销保持器组件206和基座114之间的分离(即间隙220)，省略已经参照图4显示和描述的例如狭槽212、垫片214和固定器216之类的其他细节。
图8显示了升降销保持器组件206的横截面图，其中升降销200被插入到升降销保持器组件206中。在该视图中，升降销200和升降销保持器组件206搁置(即布置)在垫片214上(即升降销200处于上升位置)，且固定器216围绕在升降销保持器组件206的基部。
图9更详细地显示了垫片固定器216。如上所述，与相应的升降销200和升降销保持器组件206一起使用的每个垫片214可以具有不同的厚度，以通过考虑升降销200、狭槽212和升降环中的制造公差来微调升降销200的高度。
图10A-12详细显示了升降销保持器组件206的各种示例和部件。图10A和10B显示了球锁型升降销保持器组件(以下称为球锁保持器组件)，其用于图4-8所示的示例中。图11A和11B显示了叉锁型升降销保持器组件(在下文中叉锁保持器组件)，其可以用来取代在图4-8中所示的球锁保持器组件。图12显示了环形平台(也称为升降环)，其具有垫片214可以安装于其中的狭槽212。图10A-12中所示的所有结构、组件和部件都可以由非金属材料制成。例如图10A-12中所示的所有结构、组件和部件都由陶瓷材料制成。此外，升降销200也由非金属材料(例如蓝宝石)制成。
图10A和10B显示了球锁保持器组件260。球锁保持器组件260包含基部262和顶部(也称为盖)264。基部262包含球锁266，当升降销200被插入到基部262中时，球锁266便锁住升降销200。通过将顶部264下滑至球锁266上而将顶部264安装在基部262上。当顶部264在球锁266上滑动时，顶部264便通过自基部262的杆部径向突出且与顶部264中的对应元件(未显示)匹配的环形元件(未显示)而锁定到基部262中。
图10A显示了球锁保持器组件260，其顶部264未完全安装到(即未锁定到)基部262上。图10B显示了球锁保持器组件260，其顶部264完全安装到(即锁定到)基部262上。顶部264完全安装到(即锁定到)基部262后，升降销200就可以通过顶部264中的开口268而插入至球锁保持器组件260中。在升降销200穿过开口268向下朝向基部262插入后，通过在顶部264上轻轻向下推动，升降销200锁定到球锁保持器组件260中。围绕升降销200的圆形凹槽208(如图4所示)滑过球锁266(图4中的元件210)而锁定至球锁266中。为了从球锁保持器组件260解锁和释放升降销200，稍微拉起顶部264，升降销200就从球锁保持器组件260移除。围绕升降销200的圆形凹槽208被解锁并从球锁266释放。
图11A和11B显示了叉锁保持器组件300。叉锁保持器组件300包含基部302和顶部(也称为盖)304。在将顶部304安装于基部302上之前，升降销200经由在顶部304的中心处的开口306插入。通过将顶部304与升降销200一起滑落进入基部302，顶部304安装在基部302上。顶部304接着朝基部302滑落至升降销200上。如以下解释的，升降销200被锁入基部302中，并且维持被锁入基部302中。
在顶部304被安装在基部302上之后，叉锁保持器组件300外观看似图10B中显示的球锁保持器组件200。从而，有着顶部304安装于基部302上的叉锁保持器组件300的图为了简洁而未再显示。为了从叉锁保持器组件300移除升降销200，将顶部304向上拉并且远离基部302。当顶部304向上拉并且远离基部302时，升降销200从基部302(即，从叉锁保持器组件300)解锁，并且可从基部302移除。
图11A还详细显示了叉锁保持器组件300的基部302。图11A显示了基部302的各种不同视图。基部302包含圆柱部分310，圆柱部分310限定基部302的下部分(或基座)。基部302包含用于接收升降销130的狭槽312。狭槽312从圆柱部分310垂直地延伸。狭槽312通常为限定空腔314的C形结构，升降销200被接收并且保持于其中。狭槽312通常是中空的、圆形的或椭圆形的管状结构，其中管状结构的一部分沿狭槽312的长度(即，高度)切开并且移除，以使狭槽312为C形结构。空腔314经由狭槽312延伸进入圆柱部分310。
图11A中的细节B显示了狭槽312的设计，使得升降销200能够被插入并且保持在基部302中(即，在叉锁保持器组件300中)。狭槽312具有一系列的半径，使得升降销200可以相对于基部302的中心线偏离中心地插入并且接着滑入中心线。在远端(即，从圆柱部分310的相反端)处，狭槽312包含较小的(内)半径或者内径向部分，其抵靠在升降销200周围的圆形凹槽208而锁住(显示于图4中)。靠近狭槽312的顶端的狭槽312的内半径或内径向部分与升降销200上的圆形凹槽208接合，并且将升降销200锁入狭槽312中而位于基部302中。狭槽312的滑动表面具有与狭槽312的插入部分匹配的半径，并且在上方和下方都被倒角，以将升降销200引导以抵靠基部302而锁住。狭槽312的外半径匹配顶部304的内半径，使得顶部304滑落至狭槽312并且将升降销200保持在狭槽312中的空腔314内。
图11B进一步详细显示了叉锁保持器组件300的顶部304。顶部304是圆柱形的并且包含与基部302的狭槽312配合的中空结构。顶部304包含开口306。开口306的直径匹配升降销200的直径。顶部304包含第一圆柱形中空部分330，该第一圆柱形中空部分330具有开口306的直径，并且沿顶部304的中心从开口306延伸。顶部304还包含第二圆柱形中空部分332，该第二圆柱形中空部分332沿顶部304的中心从离开口306一定距离处而延伸。当顶部304安装在基部302上时，第二圆柱形中空部分332配合并且围绕基部302的狭槽312。当顶部304安装于基部302上时，开口306与靠近狭槽312的顶部的空腔314的部分对准。
图12示意性地显示了具狭槽的环形结构(也称为升降环)400，其可以包含在图2所示的衬底支撑组件16的基座114中。升降环400具有内径和外径。升降环400包含多个狭槽212。狭槽212被设计成保持图4-8中显示的垫片214。仅出于说明的目的，狭槽212显示为圆形。实际上，狭槽212在升降环400的外缘附近几乎可以是圆形的，以允许将垫片214滑入和滑出狭槽212。或者，狭槽可以是如图所示的完美圆形，且垫片214可以插入到狭槽212中并且可以由固定器216保持在狭槽212中。
狭槽212的数量等于与衬底支撑组件16一起使用的升降销200的数量。对于每一狭槽212来说，将升降环400的一部分从升降环400移除(刻出或挖出)以形成具有均匀深度的狭槽212。例如，狭槽212可以通过从升降环400的顶表面开始机械加工或蚀刻近似圆形部分而形成。每一狭槽212的深度小于升降环400的厚度，且该深度并足以将垫片214安装到狭槽212中。每一狭槽212的顶部与升降环400的顶表面齐平。狭槽212与升降环400共平面。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改方案将变得显而易见。
应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。
如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在一些实现方案中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理装置，半导体处理装置包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。
根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何处理，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出与具体系统连接或通过接口连接的工具和其他转移工具和/或装载锁。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。
程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定处理的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方案中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，以改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。
在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供处理配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的处理的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。
因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的处理和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的处理。
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

Claims (20)

1.一种装置，其包含：
升降销，其用于在处理室中将半导体衬底相对于衬底支撑组件升高和降低，其中所述升降销包含：
具有向下逐渐变细的锥状的顶端；以及
具有柱状的底端；以及
升降销保持器，其用于支承所述升降销的所述底端。
2.根据权利要求1所述的装置，其还包含：
所述衬底支撑组件的顶板，其包含向下逐渐变细的锥状孔，其中当所述升降销处于下降位置时，所述升降销的所述顶端悬挂在所述锥状孔中；以及
环状结构，其被布置在所述衬底支撑组件的基座处，以支撑所述升降销保持器并使所述半导体衬底相对于所述顶板升高和降低，
其中当所述升降销处于所述下降位置时，所述升降销保持器悬置在所述环状结构上方。
3.根据权利要求2所述的装置，其还包含：
垫片，其被布置在所述环状结构的狭槽中，其中当所述环状结构将所述升降销升高以将所述半导体衬底从所述顶板抬起时，所述升降销保持器被搁置于所述垫片上；以及
固定器，当所述升降销保持器搁置于所述垫片上时，所述固定器被布置在环绕所述升降销保持器的所述垫片上。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述衬底支撑组件包含具有向下逐渐变细的锥状孔的顶板，并且其中当所述升降销处于下降位置时，所述升降销悬挂在所述锥状孔中，而所述锥状孔支撑所述升降销的所述顶端。
5.根据权利要求4所述的装置，其中在所述下降位置时，所述升降销的所述顶端在与所述衬底支撑组件的所述顶板的顶表面相距预定距离处，悬挂在所述锥状孔中。
6.根据权利要求1所述的装置，其还包含环状结构，所述环状结构被布置在所述衬底支撑组件的基座处，以支撑所述升降销保持器并且使所述半导体衬底相对于所述衬底支撑组件升高和降低。
7.根据权利要求6所述的装置，其中当处于所述下降位置时：
所述升降销的所述顶端悬挂在所述衬底支撑组件的顶板中的锥状孔中，所述顶板中的所述锥状孔向下逐渐变细；以及
支撑所述升降销的所述底端的所述升降销保持器悬置于所述环状结构上方。
8.根据权利要求7所述的装置，其还包含垫片，其被布置在所述环状结构的狭槽中，其中当所述环状结构将所述升降销升高以将所述半导体衬底从所述顶板抬起时，所述升降销保持器搁置于所述垫片上。
9.根据权利要求8所述的装置，其还包含被布置在所述垫片上的环形固定器。
10.根据权利要求9所述的装置，其中当所述升降销保持器搁置于所述垫片上时，所述环形固定器环绕所述升降销保持器的基部。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述升降销还包含接近所述底端的凹槽，且其中所述升降销保持器包含球锁以锁进所述凹槽内。
12.根据权利要求3所述的装置，其中所述升降销、所述升降销保持器、所述垫片以及所述固定器由陶瓷材料制成。
13.一种系统，其包含：
多个升降销，其用于在处理室中将半导体衬底相对于衬底支撑组件升高和降低，其中所述升降销中的每一个包含：
具有向下逐渐变细的锥状的顶端；以及
具有柱状的底端；以及
多个升降销保持器，所述升降销保持器中的每一个用于支承所述升降销中的相应的一个的所述底端；
所述衬底支撑组件的顶板，其包含多个向下逐渐变细的锥状孔，其中当所述升降销处于下降位置时，所述升降销的所述顶端悬挂在所述锥状孔中；以及
环状结构，其被布置在所述衬底支撑组件的基座处，以支撑所述升降销保持器并且使所述半导体衬底相对于所述顶板升高和降低，其中当所述升降销处于所述下降位置时，所述升降销保持器悬置在所述环状结构上方。
14.根据权利要求13所述的系统，其还包含：
多个垫片，其分别被布置在所述环状结构的多个狭槽中，
其中当所述环状结构将所述升降销升高以将所述半导体衬底从所述顶板抬起时，所述升降销保持器搁置于所述垫片中的相应垫片上，以及
其中被抬高的所述半导体衬底与所述顶板平行。
15.根据权利要求14所述的系统，其还包含：
多个固定器，其被布置在所述垫片中的相应垫片上，
其中当所述升降销保持器搁置于所述垫片上时，所述固定器环绕所述升降销保持器中的相应的保持器。
16.一种升降销，其包含：
第一锥状部分；
从所述第一锥状部分延伸的第二部分；以及
包含凹槽的第三柱状部分，所述第三柱状部分从所述第二部分延伸且插入至保持器中，所述保持器包含锁入所述凹槽内的球锁。
17.一种升降销组件，其包含：
升降销，其用于在处理室中将半导体衬底相对于衬底支撑组件升高和降低，其中所述升降销包含：
具有向下逐渐变细的锥状的顶端；
具有柱状的底端；以及
接近所述底端的凹槽；以及
升降销保持器，其用于支承所述升降销的所述底端，其中所述升降销保持器包含球锁以锁进所述凹槽内。
18.一种包含根据权利要求17所述的升降销组件及衬底支撑组件的系统，其中所述衬底支撑组件包含具有向下逐渐变细的锥状孔的顶板，并且其中当所述升降销处于下降位置时，所述升降销在所述锥状孔支撑所述升降销的所述顶端的情况下在与所述顶板的顶表面相距预定距离处悬挂在所述锥状孔中。
19.一种包含根据权利要求17所述的升降销组件的系统，所述系统还包含：
所述衬底支撑组件的顶板，其包含向下逐渐变细的锥状孔，其中当所述升降销处于下降位置时，所述升降销的所述顶端悬挂在所述锥状孔中；以及
环状结构，其被布置在所述衬底支撑组件的基座处，以支撑所述升降销保持器并使所述半导体衬底相对于所述顶板升高和降低，其中当所述升降销处于所述下降位置时，所述升降销保持器悬置在所述环状结构上方。
20.根据权利要求19所述的系统，其还包含：
垫片，其被布置在所述环状结构的狭槽中，其中当所述环状结构将所述升降销升高以将所述半导体衬底从所述顶板抬起时，所述升降销保持器被搁置于所述垫片上；以及
固定器，当所述升降销保持器搁置于所述垫片上时，所述固定器被布置在环绕所述升降销保持器的所述垫片上。
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